[发明专利]基于最大信息熵的协同负荷预测方法

说明书

技术领域

本发明属于配电系统规划中长期负荷预测以及配电系统运行短期负荷预测领域，涉 及一种协同负荷预测方法。

背景技术

负荷预测是城市电网规划的基础工作，传统的预测方式正逐渐被多部门分工异步协 同预测的工作方式所取代。协同预测能够充分解析多级信息，降低随机性误差对预测值 的影响，实现负荷预测精细化。多部门分工异步协同预测的工作方式需要借助城市高中 压电网综合规划信息平台完成，步骤如下：

(1)各下级单位分别进行预测并上传预测结果；

(2)同时上级单位负责总量预测并上传预测结果；

(3)上级单位汇总各下级部门的预测结果，平衡上级部门总量预测结果与汇总后的 下级部门预测结果，并最终确定唯一的预测结果；

(4)最后，基层单位根据总量预测结果调整各自的结果。

可以看出，协同负荷预测具有多部门协同、多路径协同、多方案协同的特点：

多部门协同：预测过程中包含上级部门以及多个下级部门参与；

多路径协同：预测过程中需要针对上级与下级两条路径的预测结果进行平衡；

多方案协同：预测过程中，依据城市电力网规划设计导则的要求，各级部门提交的 预测结果通常包含2-3个预测方案(高、中、低方案)。

预测方式的变革带来了崭新的问题，在预测过程中，由于多级部门参与、原始数据 质量、算法筛选、人工干预等各环节存在的差异，出现了上级部门总量预测结果与下级 部门汇总预测结果不一致的情况，现将这种情况定义为上下级电网协同数据冲突。整体 的电网规划工作都是基于唯一的预测结果展开，如何通过多部门、多路径以及多方案的 信息综合解决上下级部门的数据冲突问题，确定唯一合理、客观的预测结果，是解决协 同负荷预测的关键。在电网规划的诸多领域都存在类似的数据冲突问题，如何有效解决 这些问题是进一步实现多部门协同规划、规划精细化的关键。

协同负荷预测的目标是选定唯一的预测结果作为城网规划设计的基础。因此，在协 同预测过程中，需要充分解析上级、下级预测结果，将各种途径得到的预测结果的统计 特征作为约束信息，通过再预测实现数据可靠性、完整性、准确性的还原，对预测结果 做出最客观的推断，从而实现多部门、多路径、多方案的信息综合。

目前的规划理论、方法和辅助决策工具都是基于传统独立规划方式建立起来的，目 前的负荷预测方法在一定程度上能够提高预测精度，却无法实现上下级预测方案的信息 综合。在协同负荷预测过程中，上下级电网预测结果(通常各自都包含高、中、低方案) 往往不一致，称为数据冲突问题，目前主要依靠规划人员的经验人工干预解决。这种思 路缺乏理论依据，影响规划精度，无法满足规划精细化的需求。

信息理论发展迅速，其中最大信息熵原理为解决上述问题提供了很好的思路。最大 信息熵原理是指在所有相容的分布中，挑选在满足某些约束条件下使得信息熵达到极大 值的分布作为系统的分布。该原理应用广泛，在通信领域用于通信系统脆性风险分析等 研究；在交通领域用于停车场选址、公共交通需求预测等研究；在气象领域用于地震频 度-震级关系、海浪波高分布等研究。目前，在电力系统领域该原理在中长期负荷预测、 短期负荷预测、电压暂将评估等方面得到了应用。例如张庆宝，程浩忠等的论文“基于最 大熵原理的中长期负荷预测综合模型的研究”(出处：继电器，2006，34(3)：24-27)和朱成 骐，孙宏斌等的论文“基于最大信息熵原理的短期负荷预测综合模型”(出处：中国电机工 程学报，2005，25(19)：1-6)。该两篇文献的思路为将各种单一预测模型的预测结果以及历史 预测误差分布作为约束信息，利用最大信息熵原理得到预测结果的分布。上述文献将最 大信息熵原理应用于传统的电网独立规划领域，提出的综合模型适用于单一部门独立负 荷预测，能够处理负荷变化的不确定性问题，能够有效提高预测结果的精度，但却无法 适应电网协同规划领域中上下级协同负荷预测的工作方式，无法有效解决多部门协同预 测过程中的数据冲突问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，将最大信息熵原理应用于电网协同规划 领域中协同负荷预测的理论研究，提供一种能够自动得到置信水平最合理的预测方案的 协同负荷预测方法，本发明提出的方法，能够实现多部门、多路径、多方案的信息综合， 有效解决上下级电网数据冲突问题，实现上、下级电网协同负荷预测，为配电系统规划 与运行提供参考依据。